Yasmmin Tadeu Costa Anna Carolina Barcelos

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1 AVALIAÇÃO DA EFICIÊNCIA DE PROTEÇÃO DA COBERTURA VEGETAL SOBRE O PROCESSO DE ESCOAMENTO SUPERFICIAL POR MEIO DE PARCELAS EXPERIMENTAIS NA FAZENDA EXPERIMENTAL DO GLÓRIA (UBERLÂNDIA MG) Yasmmin Tadeu Costa yasmmin_t@hotmail.com Graduanda em Geografia Bolsista PIBIC Universidade Federal de Uberlândia 50 Anna Carolina Barcelos barceloscarolina@hotmail.com Graduanda em Geografia Universidade Federal de Uberlândia Sílvio Carlos Rodrigues silgel@ufu.com Prof. Dr. em Geografia Universidade Federal de Uberlândia RESUMO A ação erosiva resultante do escoamento superficial pode ter como consequência a formação de sulcos, ravinas e voçorocas a partir do fluxo concentrado de água, o qual transporta sedimento pela superfície da encosta e, de acordo com sua intensidade, pode ser responsável pela evolução de áreas degradadas. Assim, tal trabalho se preocupa em qualificar e quantificar a ação protetora da vegetação ao solo sobre o escoamento superficial e da produção de sedimento ocasionada pelo mesmo, contribuindo, por meio do conhecimento de tais processos, para o desenvolvimento de metodologias para a recuperação de ambientes degradados. Os parâmetros utilizados para tal análise foram: densidade de vegetação e solo exposto, interpretados pelo método proposto por Pinese Júnior, Cruz e Rodrigues (2008); produção de sedimento e escoamento superficial, quantificado por meio de análise de amostras de águapadronizadas coletadas semanalmente; eprecipitação, identificada a partir de uma estação pluviométrica instalada próxima a área de estudo. Esta pesquisa foi realizada a partir da delimitação de duas parcelas experimentais com características de cobertura vegetal diferenciadas entre gramínea e gramínea com vegetação arbustiva, compostas por 1m², localizadas na Fazenda Experimental do Glória (Uberlândia MG) e analisadas no período de 19 de fevereiro a 02 de abril. Os resultados mais relevantes mostram que locais que apresentam gramíneas associadas a vegetação arbustiva se apresentam mais eficientes em relação a proteção do solo no processo de contenção da erosão referentes ao escoamento superficial. Palavras-chave: Erosão; Escoamento Superficial; Produção de sedimento. ABSTRACT

2 The erosive action generated by runoff may result in the formation of rill, ravines and gullies from the concentrate water flow, which carries sediment down the slope and, according to the intensity, may be responsible for the development of degraded areas. Therefore, this work is concerned to qualify and quantifythe protective effect of vegetation to soil runoff and sediment production, that through the knowledge of such processes, contribute to the development of methodologies for the recovery of degraded environments. The parameters used for this analysis were: density of vegetation and exposed soil, interpreted by the proposed methodology of Pinese Júnior, Cruz e Rodrigues (2008); sediment production and runoff, quantified by analysis of water samples collected weekly and standardized; and precipitation, identified from a rainfall station installed near the study area. This research was conducted by the delimitation two experimental plotswith characteristics of differentiated vegetation cover by grassy and grassy with shrub, composed of 1m ², located at the Fazenda Experimental do Glória (Uberlândia MG)and analyzed for the period from February 19 to April 2.The most important results present that the experimental plots that have grasses associated with shrub vegetation show more efficient in relation to soil protectionin the process of curbing erosion related to runoff. 51 Keys-word: Erosion; Runoff; Sedment production. Eixo de inscrição/debate: Geomorfologia, Morfotectônica e Dinâmica da Paisagem. 1. INTRODUÇÃO A degradação do solo por meio de processos erosivos tem sido foco dentro dos estudos geográficos devido à intensa interferência da ação antrópica a partir de diferentes usos do solo visando retornos econômicos, aos quais, na maioria das vezes, não se tem preocupação com o equilíbrio ambiental existente e favorece a intensificação de processos erosivos e, consequêntemente, o escoamento superficial. Assim, é de fundamental importância que os estudos que tem como objetivo reverter e controlar tais processos erosivos se preocupem em conhecer a dinâmica erosiva, desde seus primórdios, ou seja, a partir do momento em que as gotas de chuva começam a bater nos solos. (GUERRA, A. T., 2012) Deste modo, sabe-se que o processo de erosão se trata do destacamento de material particulado, de seu transporte e deposição de sedimentos, que ocorrem a partir da ação do splash, responsável pela compactação do solo, formação de crostas e selagem do solo. (GUERRA, 2012) A formação de microrravinas e de feições erosivas em grande escala ocorrem por meio do escoamento da água na superfície do lençol em fluxos lineares, que são intensificadas a partir do momento que as crostas se formam [...] e dificultam a infiltração da água da chuva (GUERRA, A. T., 2012), que podem provocar intensa degradação do solo.

3 Como afirma Mafra (2012), o papel da cobertura vegetal, neste contexto, se refere a proteção do solo, aporte de matéria orgânica e estruturação do mesmo, que reduz a ação erosiva das gotas da chuva e a intensidade do escoamento superficial, além de favorecer para que o coeficiente de infiltração se equilibre em relação ao escoamento. Entretanto, a ação protetora de cada espécie vegetativa se diverge devido as suas características serem diferenciadas, pois a densidade de vegetação sobre o solo e o tamanho da copa das árvores se altera em relação ao tipo de cobertura vegetal. Sabendo disso, tal trabalho tem como objetivo avaliar e quantificar a ação protetora de diferentes tipos de cobertura vegetal sobre o processo de escoamento superficial e produção de sedimento, no período de 19 de fevereiro a 02 de abril. Para isso, o estudo foi realizado a partir da instalação de duas parcelas experimentais de mesma declividade com 1m²sobre coberturas vegetais diferentes, sendo: gramínea e gramínea associada a vegetação arbustiva, localizadas sobre domínio de Cerrado na Fazenda Experimental do Glória (Uberlândia MG). Os parâmetros utilizados e analisados semanalmente foram: escoamento superficial total, produção de sedimento, precipitação semanal e densidade de vegetação e solo exposto OBJETIVOS A pesquisa em questão tem como principal objetivo ampliar os estudos relacionados aos processos erosivos com foco no escoamento superficial, visando contribuir para o conhecimento de tais processos em ambiente de Cerrado e possibilitando a aplicação de métodos de manejo de áreas degradadas mais efetivas. Deste modo, tal trabalho procura quantificar e qualificar a função da gramínea e vegetação arbustiva como cobertura vegetal, em relação a sua proteção contra processos erosivos, por meio da comparação dos parâmetros: produção de sedimento, precipitação e valor total de escoamento superficial, para que como resultado se tenha como levantamento a cobertura vegetal mais eficiente para a contensão de processos erosivos, principalmente do escoamento superficial, no caso estudado. 3. METODOLOGIA A metodologia adotada na realização deste trabalho contou com pesquisas bibliográficas para a definição de quais parâmetros seriam abordados, além de encontrar subsídios teóricos para construção do mesmo. Em relação à metodologia

4 abordada na pesquisa, utilizou-se dados coletados semanalmente em campo, bem como análises realizadas em laboratório a respeito dos parâmetros abordados neste trabalho. O escoamento superficial total foi quantificado a partir da instalação de parcelas de 1m², que por meio de uma calha coletora e um recipiente com capacidade para 30 litros, armazenavam a água derivada do escoamento superficial, a qual era contabilizada semanalmente. Desta água armazenada, coletava-se 1 litro de água, após a homogeneização da amostra, para que em laboratório fosse filtrada com o objetivo de se quantificar a presença de sedimentos em cada parcela, carregados pelo escoamento superficial. Para a filtragem, os papéis filtros eram pesados em balança de precisão em temperatura ambiente de 25ºC. A pesagem do papel filtro, tanto antes como após a filtragem, foi realizada em horários próximos devido a necessidade de evitar à alteração da pressão atmosférica nos diferentes horários do dia, o que poderia alterar os resultados, já que são resultados próximos e de alta precisão. O mesmo era feito após a filtragem, comparando os resultados que eram obtidos a partir da subtração do peso final do papel filtro pelo peso inicial do mesmo, obteve-seo peso de sedimento retido em cada amostra. Para determinar a densidade de cobertura vegetal e solo exposto de cada parcela, foi adotada a metodologia proposta por Pinese Júnior, Cruz e Rodrigues (2008), que utiliza o software ENVI 4.3 para quantificar e qualificar a cobertura vegetal e solo exposto a partir de imagens fotográficas, que neste trabalho foram obtidas semanalmente em locais padronizados para validar a comparação dos dados semanais da mesma parcela, bem como dos resultados de densidade vegetativa comparado aos dados de escoamento superficial total e produção de sedimento. Por fim, os dados relacionados à precipitação foram obtidos a partir da instalação de uma estação pluviométrica localizada próxima as parcelas experimentais e tratados em laboratório, sendo que foram considerados como precipitação semanal FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA O conceito de Barrellaet al (2007 apud TEODORO, V. L. I. et al, 2007) sobre bacias hidrográficas nos permite compreender a função e atuação do escoamento superficial sobre a dinâmica ambiental, pois considera que as bacias hidrográficas se tratam de um conjunto de terras que são drenadas por rios e afluentes e limitadas por divisores de água que tem a função de determinar o fluxo da água da chuva, que infiltram no solo, formando nascentes e abastecendo o lençol freático, ou escoam da superfície da encosta para as partes mais baixas do terreno. Assim, a intensidade do

5 escoamento superficial será determinada por fatores como geomorfologia do terreno, condições climáticas e capacidade protetora da vegetação, quando presente. As condições climáticas interferem no processo de escoamento superficial e se tratam do principal fator presente no ciclo ambiental pelo fornecimento da água que abastece o lençol freático, rios, seus afluentes e oceanos. A água não infiltrada no processo de precipitação, como já dito, escoa pela vertente, isso ocorre pela intensidade da chuva, total de precipitação, o momento e a energia cinéticarelacionada as características de saturação do solo, determinados por sua textura, porosidade e profundidade que, consequêntemente, influenciam na intensidade dos processos erosivos (Beltrame, 1994). No caso do estudo em questão, utilizaremos a quantidade de chuva semanal como parâmetro a ser analisado. A permeabilidade da água no solo e sua resistência a erosão, que alteram na ocorrência de escoamento superficial sobre o terreno, estão associados a textura e porosidade do solo, que se definem pela característica das partículas relacionadas ao tamanho e a agregação das mesmas. (Silva et al., 2007 apud Bias et al., 2012) Neste contexto, a cobertura vegetal tem a fundamental função de proteção do solo frente a ação das gotas da chuva, além de que, por meio de suas raízes, da estrutura ao solo, o que pode aumentar a sua capacidade de infiltração e reduzir a intensidade do escoamento superficial e dos processos erosivos decorrentes do mesmo. Também, mantém a fertilidade e umidade do solo por meio da matéria orgânica mantida em sua superfície. A copa das árvores atua como interceptora das gotas da chuva (Galeti, 1987), o que geralmente reduzem a velocidade da gota e retiram intensidade do efeito splash, responsável por causar a ruptura dos agregados e selando a superfície do solo que prejudica a infiltração deste. (Guerra, 2012) A geomorfologia do terreno se faz importante para a intensidade do escoamento superficial principalmente pela ação da gravidade, pois como afirma Bias, E. S (et al, 2012) quanto maior for o declive e o comprimento da rampa, mais volumosas se tornam as águas e progressivamente maior será a velocidade de escoamento. Desta forma, com maior velocidade, o escoamento superficial terá maior força erosiva, devido a sua maior energia. No caso do estudo em questão, as parcelas delimitadas possuem a mesma declividade e comprimento de rampa, sendo respectivamente 15% e 1 metro, a partir disso as comparações entre dois tipos diferentes de cobertura vegetal será mais eficiente. Portanto, a área de estudo foi escolhida por estar localizada em ambiente de Cerrado e pela existência de duas condições de cobertura vegetal presentes em ambiente e declividade semelhante, o que permite a comparação de dados entre as duas parcelas experimentais. 54

6 4.1 Área de estudo As parcelas experimentais estão localizadas na Fazenda Experimental do Glória (Uberlândia MG) a uma altitude de 919 metros acima do nível do mar,inseridas na bacia hidrográfica do Córrego do Glória, afluente da margem direita do Rio Uberabinha e sub-afluente do rio Araguari. De acordo com Silva (2010), o clima da região é caracterizado por clima tropical, sendo Aw segundo a classificação de Köppen. Apresenta invernos seco e verão chuvoso, com temperatura média anual de 22ºC, variando entre médias de 24ºC nos meses de Outubro a Março (meses mais quentes) e 18ºC nos meses de Junho e Julho (meses mais frios). Em relação a precipitação, a variação se da entre 1300 mm a 1700 mm.a formação geológica da região se refere a Formação Marília, com solos ácidos e pouco férteis do tipo Latossolo Vermelho com textura argilo-arenosa. (BEZERRA, 2003). 55 Figura 1: Mapa de localização da área em que as parcelas experimentais se inserem. As parcelas experimentais se localizam próximas a voçoroca presente na região, porém, pela distância entre elas, tal ação erosiva não afeta as parcelas de modo a alterar os resultados. Deste modo, estas parcelas (Figura 1 e 2) possuem 1 m², com 15% de declividade e para que registrasse na coleta de água somente o escoamento referente a esta porção de solo colocou-se uma chapa galvanizada de 50 cm de altura cobrindo três lados da parcela para isolar tal espaço. Para a coleta da

7 água proveniente da precipitação, foi instalada uma calha coletora na parte mais baixa da parcela, anexada a uma mangueira que finaliza em um galão de 30 litros para armazenar esta água, tornado possível a coleta e controle de quantidade de escoamento superficial. A parcela A (Figura 2) possui cobertura vegetal de gramíneas, enquanto a parcela B (Figura 3) é coberta com gramíneas associada a vegetação arbustiva.. Figura 2: Parcela A, bem drenada com gramíneas. Figura 3: Parcela B, mal drenada com gramíneas e vegetação arbustiva. 56 Fonte: COSTA, Y.T., RESULTADOS E DISCUSSÕES Os resultados obtidos na parcela A e B a respeito do escoamento superficial, produção de sedimento e densidade de cobertura vegetal associados com precipitação apresentam variações que podem ser justificadas pelo tipo de cobertura vegetal presente nas mesmas, podendo então, estabelecer relações enquanto eficiência de proteção do solo contra processos erosivos. Em relação ao escoamento superficial em ambas as parcelas, percebemos uma variação comum de maneira geral, que segue em relação à quantidade de precipitação semanal. Entretanto, a diferença se da de acordo com a distribuição da precipitação ao longo da semana. Em situações de eventos chuvosos bem distribuídos, comparando os gráficos 1 e 2, se vê maior porcentagem de perda de solo na parcela A, coberta por gramínea. Na primeira semana de análise (12 a 19/02), por exemplo, onde a precipitação ocorreu de maneira bem distribuída, a parcela A quantificou 6,75% de perda de água, enquanto a parcela B apresentou 4,89% de água

8 durante a semana, em que se obteve 42,9 mm de chuva. Desta forma, a parcela B, coberta por vegetação arbustiva associada à gramínea gerou menor escoamento superficial se comparada a parcela A durante o período analisado. Porém, em situações de chuvas mal distribuídas semanalmente, vistos nas semanas de 05 a 12/03 e 26 a 02/04, a parcela A gerou menor quantidade de escoamento superficial que a parcela B. No primeiro caso de precipitação concentrada em pouco espaço de tempo a precipitação total semanal foi de 30,1 mm, sendo que 15,4 mm precipitaram no intervalo de 3 horas e 10 minutos, e neste caso a perda de água quantificada na parcela B foi 1,16% maior que na parcela A. No segundo caso, a precipitação semanal totalizou em 63,11 mm de chuva, sendo que 17,5 mm desta precipitou em 50 minutos, sendo o evento chuvoso de maior concentração presenciado no período de estudo. Neste caso, a parcela A obteve 5,38% de perda de água, enquanto a parcela B obteve 7,92 % de perda de água. Portanto, concluímos que a gramínea se mostra mais eficiente em relação a proteção do solo frente ao escoamento superficial quando comparado com a vegetação arbustiva associada a gramínea em casos de precipitação mal distribuída. Na semana de 19 a 26/02, a parcela A obteve sua maior perda de água em relação às outras semanas, sendo que a precipitação total semanal foi de 2,1 mm, distante do maior valor de precipitação visto no período de análise. Tal caso pode ser justificado pelo fato de que tal parcela se encontra em área mal drenada, o que faz com que a sua capacidade de infiltração seja menor, principalmente em casos de chuvas bem distribuídas e longas. Além disso, como se pode ver no gráfico 3, a densidade de cobertura vegetal de tal parcela, nesta semana, obteve seu menor valor, 46,175%, devido a pouca precipitação disponibilizada na semana. Assim, a perda de água chegando a 11,9% em situação de pouca precipitação se deve ao fato de não haver grande porcentagem de vegetação atuando na proteção do solo e estar sobre um solo mal drenado, que facilita a ocorrência de escoamento superficial. A produção de sedimento em ambas as parcelas acompanham o padrão visto no escoamento superficial, sendo que a parcela A mostrou maior perda de solo que a parcela B. Contudo, também houve eventos em que não se seguiu tal comportamento. Estes casos se relacionam também com eventos chuvosos mal distribuídos, principalmente com a intensidade da chuva, responsável pela erosividade do efeito splash. Consideramos nestas situações que, ao mesmo tempo em que a cobertura vegetal protege o solo contra as gotas da chuva, suas folhas podem concentrar as gotas e aumentar a capacidade erosiva destas, justificando o fato de que na semana de 05 a 12/03, onde a chuva ocorreu de forma mal distribuída como já falado, a perda 57

9 de solo da parcela B foi de 0,0205 g/l, enquanto a parcela A teve 0,0149 g/l de perda de solo, por exemplo. Gráfico 1: Escoamento superficial, Produção de sedimento e precipitação - Parcela A. Gráfico 2: Escoamento superficial, Produção de sedimento e precipitação - Parcela B. 58 Org. COSTA, Y. T., 2014 A densidade de cobertura vegetal e sua variação ao longo do período de análise se relacionam e justificam alguns acontecimentos referentes ao escoamento superficial e produção de sedimento. É importante comentar que os dados de densidade de cobertura vegetal se limitam a semana de 19 a 26/03, devido ao fato de que a coleta de dados da semana de 26 a 02/04 ocorreu sobre intensa condição de chuva, o que não permitiu a coleta de imagens por meio de câmera fotográfica. Primeiramente, em relação à variação dos dados de cobertura vegetal, percebe-se que a vegetação arbustiva apresenta maior estabilidade ao longo do período, em diversas condições de precipitação semanal, em comparação com a gramínea. A variação dos resultados de cobertura vegetal durante o período de análise, visto no gráfico 3, na parcela B foi de 9,996%, já na parcela A a variação foi de 42,693%. Considerando a variação de precipitação que ocorreu da semana de 12 a 19/02 (42,9 mm de precipitação) para a semana de 19 26/02 (2,1 mm de precipitação), a gramínea se mostrou mais sensível a alteração climática em relação à vegetação arbustiva, pois enquanto a gramínea teve variação de sua cobertura vegetal em 24,982% neste período, a vegetação arbustiva variou em apenas 4,091%. Deste modo, os dados mostram que a densidade de cobertura vegetal está diretamente relacionada com a quantidade de precipitação semanal, principalmente quando o nível de precipitação é baixo, influenciando de forma direta na diminuição de

10 cobertura vegetal. Entretanto, em alguns casos, a variação da cobertura vegetal não se relaciona diretamente com a variação da precipitação, como no caso visto na parcela A na semana de 19 a 26/02, em que a densidade de cobertura vegetal nesta parcela alcançou o seu menor resultado frente a uma baixa quantidade de precipitação, não sendo o menor valor quantificado no período analisado. Podemos relacionar tal situação com um período de adaptação da parcela à alterações feitas no ambiente, não representando seu comportamento natural. Gráfico 3: Variação da cobertura vegetal e Precipitação nas parcelas A e B. 59 Org. COSTA, Y. T., CONSIDERAÇÕES FINAIS Com base nos resultados obtidos das duas parcelas A (Gramínea) e B (Vegetação arbustiva associada a gramínea) no período de sete semanas a respeito do escoamento superficial total semanal, da produção de sedimento, densidade de cobertura vegetal e precipitação, concluiu-se que a vegetação arbustiva quando em consorciação com a gramínea em situações de precipitação bem distribuídas, se mostra mais eficiente em relação a proteção do solo contra processos erosivos. Entretanto, a gramínea, representada na parcela A (mal drenada), em situações de precipitação mal distribuídas, ou seja, em grande quantidade por menor espaço de tempo, obteve melhor comportamento de proteção do solo se comparado com a parcela B, em uma análise geral. Como o ambiente do cerrado apresenta duas estações bem definidas, sendo uma com grande possibilidade de ocorrência de chuvas torrenciais, consideramos a gramínea eficiente para a proteção do solo, principalmente pelo fato de possuir maior dispersão de vegetação próxima ao solo, além de conter sistema radicular fasciculado

11 que dá maior sustentação ao solo em sua superfície e contribui para a drenagem do mesmo. Entretanto, a interferência das alterações climáticas referentes a quantidade de precipitação em gramíneas é maior, e em vegetação arbustiva é menor, se mostrando mais estável. Portanto, a partir dos dados obtidos nesta pesquisa, consideramos que a associação da vegetação arbustiva e da gramínea são mais favoráveis para a proteção do solo frente as ações erosivas do escoamento superficial. Mas também concluímos que seriam necessárias pesquisas mais aprofundadas a respeito das características dos tipos de vegetação estudados aqui, bem como características químicas e físicas do solo, sendo o próximo foco de estudo para a continuação desta pesquisa REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS BELTRAME, A. da V. Diagnóstico do meio físico de Bacias Hidrográficas: modelo e aplicação. Florianópolis: Ed. da UFSC, BEZERRA, J. F. R. Avaliação de geotexteis no controle da erosão superficial a partir de uma estação experimental, Fazenda do Glória MG f. Dissertação (Mestrado em Geografia e Gestão do Território) Instituto de Geografia, Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, BIAS, Edilson de Souza et al. Análise da eficiência da vegetação no controle do escoamento superficial: Uma aplicação na Bacia Hidrográfica do rio São Bartolomeu, DF.Geociências: UNESP, São Paulo, v. 31, n. 3, p , jan GALETI, Paulo Anestar. Práticas de Conservação à Erosão. Campinas: Instituto Campineiro de Ensino Agrícola, p. GUERRA, Antônio José Teixeira. O Início do Processo Erosivo. In: GUERRA, Antônio José Teixeira; SILVA, Antônio Soares da; BOTELHO, Rosangela Garrido Machado (Org.). Erosão e Conservação dos Solos: Conceitos, temas e aplicações. 7. ed. Rio de Janeiro: Bertrand Brasil, Cap. 1. p MAFRA, Neusa Maria Costa. Erosão e planificação de uso do solo. In: GUERRA, Antônio José Teixeira; SILVA, Antônio Soares da; BOTELHO, Rosangela Garrido Machado (Org.). Erosão e Conservação dos Solos: Conceitos, temas e aplicações. 7. ed. Rio de Janeiro: Bertrand Brasil, Cap. 9. p PINESE JÚNIOR, José Fernando; CRUZ, Lísia Moreira; RODRIGUES, Sílvio Carlos. Monitoramento de erosão laminar em diferentes usos da terra, Uberlândia - MG.Sociedade & Natureza, Uberlândia, v. 20, n. 2, p , dez TEODORO, Valter Luiz Iostet al. O conceito de Bacia Hidrográfica e a importância da caracterização morfemétrica para o entendimento da dinâmica ambiental local.uniara, Araraquara, v. 1, n. 20, p , jan